2020 Fiscal Year Research-status Report
Development of MEMS array device vibrating cell for elucidating a micro vibration effect in the bone reproduction on a cell scale.
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19K04273
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
南 和幸 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (00229759)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 克也 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 准教授 (10403651)
中原 佐 山口大学, 大学院創成科学研究科, 助教 (00756968)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | メカノバイオロジー / マイクロデバイス / 微小振動 / Bio MEMS / 骨形成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
全身振動療法により骨形成が促進されることが明らかになっているが、そのメカニズムは明らかでは無い。先行研究により微小振動が骨形成を促進するメカニズムには細胞が関与していると考えられており、細胞の振動感知メカニズムおよびその解明手法を明らかにすることが必要である。本研究では、微小振動下にある細胞小器官の動態を把握する観察手法の実現を目標としている。今年度は、振動を与えている単一細胞の細胞小器官を光学顕微鏡により高い空間分解能でその場観察できる細胞振動MEMSアレイデバイスにおいて、昨年度明らかとなった振動時のプラットフォームの蛇行の解消のための改良を進めた。このデバイスの特徴は以下の通りである。①細胞が接着し、細胞に振動刺激を与えるプラットフォームは光学顕微鏡の観察光軸と垂直方向に振動し、振動中も細胞にピントが合うこと。②プラットフォームが独立して多数配列していて、対象となる細胞を 効率良く捕捉して実験を行えること。③振動させる質量を最小化して、実験観察系の不要な振動を抑制して、正確な振動振幅の付与と分解能が高く鮮明な観察ができること。
プラットフォームの配列パターンと支持構造を変更したアレイデバイスを設計し、製作プロセスの検討を行い、プロセス上の問題点を加工条件の検討により解決した。このプロセスで試作品を製作し、細胞なしでデバイス単体の駆動実験を行った。高速度カメラによる顕微観察により、振動周波数が15Hzから90Hzまでの振動において蛇行などの問題が生じ無いことが観察され、改良に成功したことを確認した。しかし、細胞培養環境の問題により培養細胞での観察は未実施である。また高周波振動での顕微観察では、照明光量不足で明瞭な動画を得られない可能性のあることが明らかとなった。今後、照明方法の改善が必要であることが分かった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
新型コロナウイルス感染防止のため、３密を避けることが必要であったため、十分な研究活動（実験、討論）ができなかった。また、培養細胞での観察が未実施であると共に、プラットフォームの支持構造が変更になったため、内部励振型の具体的な開発に着手できなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
観察可能な振動周波数を用いて、プラットフォーム上に接着した培養細胞の振動下の動態観察の特性を確認していく。これと平行して内部励振型のアクチュエータ構造を設計・試作して行く。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス感染防止のため、大学の方針により学生の登校が制限されたため、予定していた実験や学会参加を行うことができなかった。また、情報収集や研究会の開催のための出張も禁止されていた。この一年で感染対策も整ったため、次年度はこれまで着手できなかった実験や設計・試作検討に着手し、効率良く平行して研究を進めるために予算を執行する。
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